逻辑门

1第二章逻辑门内容提要：（1）数字电路的基本逻辑单元——门电路，及其对应的逻辑运算与图形描述符号。（2）三态逻辑门和集电极开路输出门。（3）TTL集成门的逻辑功能、外特性和性能参数。（4）CMOS集成门的逻辑功能、外特性和性能参数。22.1基本逻辑门主要内容：与、或、非三种基本逻辑运算与、或、非三种基本逻辑门的逻辑功能逻辑门真值表的列法画各种逻辑门电路的输出波形3在逻辑代数中，最基本的逻辑运算有与、或、非三种。最基本的逻辑关系有三种：与逻辑关系、或逻辑关系、非逻辑关系。实现基本逻辑运算和常用复合逻辑运算的单元电路称为逻辑门电路。42.1.1与门实现“与”运算的电路称为与逻辑门，简称与门。逻辑与运算可用开关电路中两个开关相串联的例子来说明开关A开关B灯F断开断开灭断开闭合灭闭合断开灭闭合闭合亮5“与”运算的逻辑表达式为：F=A.B“与”运算真值表:“与”逻辑的运算规律为：ABFAB00001010011100001100111001AAAAAA6与门的逻辑符号:例2-2:向2输入与门输入图示的波形，求其输出波形F。解：72.1.2或门实现“或”运算的电路称为或逻辑门，简称或门。逻辑或运算可用开关电路中两个开关相并联的例子来说明ABFAB0000111011118“或”运算的逻辑表达式为：F=A+B“或”运算真值表:“或”逻辑的运算规律为：ABFAB00001110111100001101111011AAAAAA9或门的逻辑符号:例2-4:向2输入或门输入图示的波形，求其输出波形F。解：102.1.2非门实现“非”运算的电路称为非逻辑门，简称非门。逻辑“非”运算可用图（a）中的开关电路来说明。在图（b）中，若令A表示开关处于常开位置，则表示开关处于常闭位置。AFA断开1闭合011“非”运算的逻辑表达式为：“非”运算真值表:“非”逻辑的运算规律为：FAAFA0110001010AAAAAA12非门的逻辑符号:例2-5:向非门输入图示的波形，求其输出波形F。解：132.2复合逻辑门与非、或非、异或、同或的复合逻辑运算与非门、或非门的逻辑功能异或门、同或门的逻辑功能各种复合逻辑门的真值表描述及输出波形主要内容：14基本逻辑运算的复合叫做复合逻辑运算。而实现复合逻辑运算的电路叫复合逻辑门。最常用的复合逻辑门有与非门、或非门、与或非门和异或门等。152.2.1与非门“与”运算后再进行“非”运算的复合运算称为“与非”运算，实现“与非”运算的逻辑电路称为与非门。与非门的逻辑关系表达式为：与非门的逻辑符号：“与非”门真值表：FABABFAB001011101110162.2.2或非门“或”运算后再进行“非”运算的复合运算称为“或非”运算，实现“或非”运算的逻辑电路称为或非门。或非门的逻辑关系表达式为：或非门的逻辑符号：“或非”门真值表：FABABFAB001010100110172.2.3异或门实现“异或”逻辑运算的逻辑电路称为异或门。异或门的逻辑关系表达式为：异或门的逻辑符号：“异或”门真值表：FABABABABFAB000011101110182.2.3同或门“异或”运算之后再进行“非”运算，则称为“同或”运算。实现“同或”逻辑运算的逻辑电路称为同或门。同或门的逻辑关系表达式为：同或门的逻辑符号：“同或”门真值表：FABABABABABFAB001010100111192.3其它逻辑门三态逻辑门的逻辑功能含有三态逻辑门电路的分析集电极开路输出逻辑门的逻辑功能集电极开路输出逻辑门的应用主要内容：202.3.1三态逻辑门三态输出门（简称TS门）有三种逻辑状态，即0、1、Z。第三种状态为高阻状态(Z)，或禁止状态。三态逻辑门符号：高电平有效的三态门真值表：控制端EN高电平有效控制端EN高电平有效使能端数据输出端ENABF0xx高阻100110111101111021三态门的应用：三态门用于总线传输：用三态门实现数据双向传输：222.3.2集电极开路逻辑门集电极开路门，简称OC门。其特点是门电路内部输出三极管的集电极开路。在使用时，必须外接“上拉电阻RP”。OC与非门的逻辑符号：两个OC门输出端可以直接相连，实现“线与”功能。12FFFABCD23OC门用来实现电平转换：OC门用做驱动器：242.4集成电路逻辑门TTL集成逻辑门的概念比较各种TTL系列的特性CMOS集成逻辑门的概念集成电路逻辑门的性能参数计算具体逻辑器件的扇出系数TTL与CMOS两种集成电路在混合应用时的接口主要内容：252.4.1概述把若干个有源器件和无源器件及其连线，按照一定的功能要求，制作在一块半导体基片上，这样的产品叫集成电路。最简单的数字集成电路是集成逻辑门。集成电路的优点：如体积小、耗电省、重量轻、可靠性高数字集成电路的规模一般是根据门的数目来划分的：有SSI，MSI，LSI，VLSI等。集成电路逻辑门按照组成的有源器件可分为两大类：TTL门，MOS门，后者主要是CMOS门。262.4.2TTL集成电路逻辑门TTL门电路由双极型三极管构成，其特点是速度快、抗静电能力强，但其功耗较大，不适宜做成大规模集成电路。TTL门电路有74（民用）和54（军用）两大系列，每个系列中又有若干子系列。27速度TTL系列功耗TTL系列最快最慢74AS74S74ALS74LS7474L最小最大74L74ALS74LS74AS7474S系列电源电压（V）环境温度（℃）544.5~5.5－55~+125744.75~5.250~7054系列与74系列的比较：TTL系列速度及功耗的比较:282.4.3CMOS集成电路逻辑门CMOS集成门电路由场效应管构成，它的特点是集成度高、功耗低，但速度较慢、抗静电能力差。同TTL门电路一样，CMOS门电路也有74和54两大系列。74系列5VCMOS门电路的基本子系列如下：74HC和74HCT：高速CMOS（High-speedCMOS），T表示和TTL直接兼容。74AC和74ACT：先进CMOS（AdvancedCMOS），它们提供了比TTL系列更高的速度和更低的功耗。74AHC和AHCT：先进高速CMOS（AdvancedHigh-speedCMOS）。74系列3.3VCMOS门电路的基本子系列如下：74LVC：低压CMOS（Lower-voltageCMOS）。74ALVC：先进低压CMOS（AdvancedLower-voltageCMOS）。292.4.4集成电路门的性能参数数字集成电路的性能参数主要包括：直流电源电压输入/输出逻辑电平扇出系数传输延时功耗30标准TTL门的输入/输出逻辑电平:31传输延迟时间tpdtPHL和tPLH的定义:1()2pdPHLPLHttt32扇入和扇出系数“拉电流”工作状态:“灌电流”工作状态:扇入系数：指一个门电路所能允许的输入端个数。扇出系数：一个门电路所能驱动的同类门电路输入端的最大数目。扇出系数的计算公式为：OHOLIHILIIII扇出系数或33